Voici,
Techniques de pilotage en montagne
Le décollage sur altisurfaces, avion/ulm train classique
Problématique.
Bien que nécessitant beaucoup moins d'habileté que l'atterrissage, le décollage sur altisurfaces mérite quand même qu'on s'y intéresse, notamment pour celui ayant lieu sur un terrain limitatif.
Qu'est-ce qu'un terrain limitatif ?
C'est un terrain qui, pour un avion donné, offre peu ou pas de marges entre la distance de piste nécessaire à l'envol et celle disponible. Il faut également tenir compte des obstacles et donc des exigences de pente de montée après décollage.
Par ailleurs, en admettant que l'on possède un outil de calcul sous la forme de courbes, de tableaux ou d'abaques, il existe une incertitude non négligeable, non seulement sur les données géométriques du terrain (pente, longueur) , mais aussi sur son état (herbe courte ou plus longue, sèche ou mouillé, terrain meuble, cailloux) ainsi que sur le vent exact subi au moment du décollage.
Toutes ces incertitudes cumulées dans le mauvais sens peuvent nous conduire à de mauvaises surprises lors du décollage.
Le but de ce petit article est d'amener des éléments de réflexion objectifs sur la façon dont on peut améliorer les marges par la préparation du décollage et le pilotage.
Paramètres influençant les conditions de décollage.
La piste.
Ce n'est un secret pour personne, mais toute la piste derrière soi quand on débute le décollage ne sert à rien, donc il faut s'arranger pour avoir la longueur maximale devant soit, on peut même tolérer une trajectoire courbe au début si cela permet d'augmenter la longueur d'accélération. Il est également utile de parcourir à pied la piste pour repérer les endroits défavorables (terrain mou ou zone de cailloux) et d'élaborer une stratégie de décollage en prenant des repères pour éviter telle ou telle zone. On déterminera également la direction de la trajectoire d'envol la plus dégagée.
La météo.
Pour évaluer l'influence de la température, les américains utilisent l'altitude densité qui est l'altitude pression (calé 1013) corrigée des effets de la température. On rentre ainsi simplement dans les abaques avec l'altitude densité pour calculer les performances avion. En gros (et cela est bien suffisant) si la température est standard + 10°, ajouter 1000 ft à l'altitude pression (extrapoler librement, c'est presque linéaire).
Rappel, la température standard c'est 15°C au niveau de la mer -2° par 1000 ft.
Le moteur.
Il donne ce qu'il a, mais on peut obtenir quelques tours de plus si l'on a pris soin de régler la richesse. Quand on connaît bien son avion, on sait quelle position occupe la manette de mixture en montagne, sinon on peut faire un point fixe préalable au départ pour rechercher cette position. J'ai entendu dire que certains, sur altisurfaces, coupent leur moteur avec les magnétos pour conserver la position mixture.
Par temps froid et humide, débuter le décollage en étant sûr que le carburateur n'est pas en train de givrer en tirant la réchauffe au point fixe, pas pendant le décollage évidemment.
Pilotage.
Mettre la puissance sur freins permet de gratter quelques mètres, mais pas beaucoup, le régime d'un moteur à piston montant très vite. Par contre cela permet de vérifier tranquillement que tous les tours moteurs sont là avant d'y aller.
L'art du pilote sera de minimiser au maximum les effets des différents freins qui vont s'appliquer à l'avion pendant sa course au décollage. Au niveau de la trajectoire sol, on tachera de s'en tenir au plan préalablement établi lors de l'analyse à pied de la piste.
On choisira une configuration de volet décollage (1er braquage) de façon à quitter le sol le plus tôt possible.
Au départ de la course au décollage, l'essentiel des forces de frottement provient des roues sur lesquelles tout le poids de l'avion s'applique, l'état des altisurfaces étant rarement régulier. Il est donc important d'alléger l'avion le plus tôt possible en poussant sur le manche. L'avion étant encore « 3 points », pousser sur le manche diminue le poids apparent sur la roulette et le frottement de celle ci, spécialement sur terrains meubles. Quand la roulette commence à se soulever, piloter l'assiette pour garder la roulette juste décollée et garder l'avion en incidence. La vitesse augmentant, l'avion s'allège et le frottement du train principal diminue. Cela permet également de mieux avaler les irrégularités du terrain en faisant moins de contraintes sur le train. La traînée « air » de l'avion est encore faible à ce stade et notamment la traînée induite (par la portance) qu'il va falloir bientôt maîtriser dés que l'avion quittera le sol.
Pratiquement à l'assiette 3 points, l'avion quitte le sol à une vitesse trop faible pour s'en éloigner rapidement sans danger. L'effet de sol agit comme si l'allongement de l'aile était supérieur à la réalité, le cousin d'air comprimé sous les ailes a plus de difficulté à s'échapper par les cotés diminuant ainsi considérablement la traînée induite. Il faut donc essayer de conserver encore un peu les performance de cette avion « amélioré » par l'effet de sol, le temps de prendre une vitesse de sécurité qui nous permettra de nous éloigner du sol en toute sécurité.
On pilote donc l'avion au raz du sol au dessus d'un terrain qui n'est peut-être plus « roulable » mais qui continue à fournir son effet de sol. S'il n'y a plus de sol (falaise, ravin), « rendre la main » permet instantanément de diminuer le poids apparent (facteur de charge inférieur à 1) et de faire que la faible vitesse soit compatible avec le vol sans décrocher.
On comprend donc bien que si la piste est limitative, il ne faut pas en plus que la trouée d'envol impose une trajectoire ascendante, car en terme d’énergie acquise, le décollage volontairement « prématuré » décrit plus haut nous a positionné dans une position de débiteur et qu'il va falloir rembourser une fois en l'air.
Pour ceux qui connaissent les terrains du sud des Alpes, décoller de Faucon à 4 personnes avec mon Sicile de 100 cv ne me pose aucun problème, car une fois en l'air on peut continuer à descendre dans une large trouée d'envol, le temps d'atteindre une vitesse confortable. Il est clair que ce serait plus suicidaire à la Colombe d'Eyguians qui combine une piste courte à faible pente et une exigence de pente ascendante assez tôt après le décollage.
Petite botte secrète du pilote de montagne, si l'on s'aperçoit que malgré toutes ces précautions c'est un peu juste pour quitter le sol avant le bout de piste, on peut « tirer » les volets en configuration atterrissage au dernier moment pour arracher l'avion du sol. C'est pas du cirque, c'est enseigné en stage montagne ! Mais là, et c'est encore plus clair, une fois en l'air, on a une vraie dette à rembourser sur une trajectoire descendante.
La fausse bonne idée : elle consiste à débuter le décollage volets rentrés et à les sortir juste avant de quitter le sol pour éviter qu'ils ne traînent pendant la course au sol. Premièrement, le gain espéré peut s'avérer être une perte, spécialement sur terrain mou et il sera de toutes les façons très faible, la traînée avion étant faible à ces vitesses. Deuxièmement, j'ai au moins 2 exemples connus (dont un personnel) de décollages effectués dans ces conditions, avec briefing préalable et répartition des taches avec le deuxième occupant de l'avion qui ne se sont pas passé comme prévu, heureusement sans conséquences (oubli de sortie lié à la fascination sur le décollage du suppléant). Bref, le mieux est souvent l'ennemi du bien, spécialement en aviation, alors faisons simple.
Enfin, dernière chose à laquelle je pense sur l'effet de sol, sachez qu'il est bien moins présent au dessus d'herbes hautes et denses, genre champ de blé. Je n'en comprend pas bien la raison, mais c'est avéré. Donc gare également aux atterrissages durs ou prématurés (!) sur une piste dont le seuil est proche d'un champ cultivé.
Train tricycle.
C'est différent au début du décollage, car les effets de la profondeur ne sont pas les mêmes. Si on pousse sur le manche, on allège bien l'avion d'une partie de son poids, mais on charge plus la roue avant, ce qui est rarement souhaitable, celle-ci étant en général plus fragile, ou la roue plus petite que celles du train principal, ce qui générera plus de frottements. Par ailleurs, la compression de l'amortisseur avant diminuera l'incidence de l'aile de quelques degrés, ce qui est défavorable à l'allègement de l'avion.
Donc, sauf exception, la recommandation sera de garder le manche au neutre ou légèrement à cabrer pendant cette phase, sans tirer sur le manche trop fort, ce qui pourrait à ce stade de faible vitesse, poser un problème de contrôle directionnel pour les avions dont la roulette est conjuguée à la direction et qui se « déconjugue » amortisseur détendu.
La suite se passe comme les avions à train classique, dès que la commande de profondeur devient efficace, mettre l'avion en incidence, roue avant levée, vers l'assiette de décollage, mais pas plus, pour ne pas risquer de toucher la queue. Cette façon de faire permet d'avaler beaucoup mieux les irrégularités du terrain et également d'éviter des projections sur l'hélice.
Mail au groupe SPEEDJOJO:
Salut les p'tits gars, je vous envoie en pdf un article que je m’apprête a publier sur le blog.
Si vous voulez bien jeter un œil critique (pas trop) là-dessus et me faire part de vos commentaires...
de Thierry:
C'est très clair pour le texte, mais le schéma n'est pas très lisible.
Le 90 est entouré, mais Vp utilisée est 115.
Signification des 0,3,6,9 sur l'axe ?
Les couleurs sont pas très différentiables. Je vois pas de marron, mais 2 courbes grises .... je retrouve la bonne grâce aux 240 mètres ... !
Mettre les verticales et horizontales de l'exemple pour le 115km/h - 240m
Trouvé ça. A vérifier si c'est cohérent avec le tien:
http://mxfly.free.fr/formulaire%20vol%20montagne%20v050625.htm
Voila !
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Réponse:
Salut Thierry,
Tu peux cliquer sur le schéma, normalement ça ouvre une nouvelle page et ça agrandi l'image. Bon le schéma était juste là pour illustrer l'article, puisque je l'ai fait pour le jojo.
Bizarre que 2 courbes soient en gris, moi j'ai bien 5 couleurs différentes. Problème purement informatique semble-t-il, qui peut surement s'arranger si je le présente en jpg.Le 90 correspond à la Vi de rotation mais le calcul de performance utilise la vitesse sol (TAS, Vp). Donc, dans le cas où ton altisurface est au niveau de la mer (très rare j'en conviens) la vitesse sol sans vent vaut 90, mais elle devient 95 à 3000 ft, 99 à 6000 ft et 104 à 9000 ft (indexes 3,6 et 9)
Les indexes sont là pour faciliter la lecture et pour trouver le résultat sans tracer.
Donc à 3000 ft avec 20 km/h de vent arrière la vitesse sol de décollage devient 95 + 20 = 115 km/h
De Jean-Claude:
Bravo Neveu pour cet effort pédagogique!
J'apprécie l'astuce bien innocente mais utile de l'altitude densité.
J'ai vérifié que tes courbes de distance de décollage sont tout à fait conformes au modèle théorique simple dit à accélération constante. On calcule que dans les conditions standards Zp = 0, pente nulle, masse maxi, l'accélération du Sicile est de 1,11+/- 0,02 m/s/s. ( Eh pour le Skyranger c'est pratiquement deux fois plus
) . Cette accélération diminue avec l'altitude densité -dis tu- comme si on décollait sur une pente montante qui augmente de 5% par 3000ft. Une réponse simple à la question de l'influence combinée de la pression et de la température sur la traction! Mais je m'interroge sur sa validité!
) . Cette accélération diminue avec l'altitude densité -dis tu- comme si on décollait sur une pente montante qui augmente de 5% par 3000ft. Une réponse simple à la question de l'influence combinée de la pression et de la température sur la traction! Mais je m'interroge sur sa validité!
En effet elle conduit à une perte d'accélération de 0,05g soit 0,5m/s/s par 3000ft. A 6000 ft , l'accélération est diminuée de 90% , ce qui me parait énorme, et surtout elle s'annule carrément à 6600ft.
Je vais jeter un œil sur le document signalé par Thierry.
biz à tous
10 Juillet
De Julien:
Il m'est venu un truc cette nuit, un détail, mais tu pourrais préciser, dans la section Pilotage, au début quand tu parles de la mise en puissance sur freins, de garder le manche secteur arrière sur train classique, surtout si l'avion est dans une pente, non ?
Réponse:
Tu as raison, tant que l'avion ne se déplace pas, il vaut mieux avoir le manche au ventre.
12 Juillet:
De Papa:
On considère que la puissance résiduelle est de 75% au niveau 75. Ce qui fait grosso modo 10% de perte par 3000FT, et autant sur l’accélération, soit 0.1m/s².
C'est 5 fois inférieur à l'effet d'une pente de 5% par 3000ft !
y a un os ?
C'est 5 fois inférieur à l'effet d'une pente de 5% par 3000ft !
y a un os ?
De Jean-Claude:
Ouais, je me demande où le Fredo a pris ces données! On attend une réponse de l'intéressé
Par ailleurs je m'interroge sur i l'influence de la tempé et de l'altitude sur la traction: se ramène-t-elle vraiment à celle de la seule altitude densité?
Par ailleurs je m'interroge sur i l'influence de la tempé et de l'altitude sur la traction: se ramène-t-elle vraiment à celle de la seule altitude densité?
De Thierry:
Sur le manuel de vol du 747-200
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Réponse de l'intéressé:
Hello hello, moi qui pensais qu'avec la torpeur de l'été vous alliez me faire des réponses bien consensuelles compte tenu de votre état avachi par la température qui monte, et bien j'en suis pour mes frais.
Bon, pour la relation 5% / 3000 ft, je l'ai pas inventé, elle me provient de ce cher Alain Serrado qui m'a fait parvenir les éléments de son manuel de vol montagne en gestation. J'essaye de vous l'envoyer en pièce jointe mais il est un peu lourd (ne pas diffuser dans le public, il me l'a demandé). Y figure le même genre de courbes que la mienne, en fait j'ai un peu pompé et adapté à notre jojo des données qui concernaient celle du D140. Voir page 205 l'explication des 5% / 3000 ft.
Je vous laisse discuter de cela entre vous, je vais être un peu occupé dans les jours qui viennent avec Anne, nous montons dans la Sarthe pour soutenir de la famille qui doit faire face à des problèmes de santé importants d'une tante. Pendant Juillet j'irai faire mes vols en prenant le train pour Paris. Je pourrai suivre notre sujet de l'étranger, j'ai toujours de l'internet.
15 Juillet:
De moi:
Salut 'pa,
Bien arrivé a St. Denis. J'ai lu ton analyse comparant la baisse de puissance liée à l'altitude et l'effet de la pente. Tu sous-estimes la variation de la vitesse air de rotation avec l'altitude. Si on en tient compte, 3000 ft est compensé par 2% de pente, sauf erreur bien sur. Mais suis bien d'accord que c'est pas 5%, comprend pas que j'ai pu laisser passer ça :(
16 Juillet:
De Papa:
Oui, je n'ai répondu qu'à la question de l’accélération.
Je reviens au graphique (celui de Serrado et le tiens)
Il donne D (distance décollage) en fonction de V (vitesse décollage; propre ou sol sans vent).
il est bien connu qu' à G (accélération) constante, D=V²/2.G
G varie de 10% par 3000FT (comme la puissance),
Et V augmente de 5% par 3000FT.
Ce qui nous fait donc un allongement de D de 20% par 3000FT.
Si on veut compenser ça par de la pente (pour garder D constant), il faut augmenter l’accélération de 20%, soit 0.2m/s², ce qui s'obtient avec une pente de 2%.
J'ai pris 1m/s² pour l’accélération du jojo, mais la formule à Serrado (à partir des kg/cv) donnerait plutôt 1.75m/s² (à 650kg).
Si j'ai un peu de temps, j’essaierai de mettre les chiffres de Serrado dans un tableur pour voir si c'est cohérent.
18 Juillet:
Au groupe SPEEDJOJO:
26 Juillet:
Je profite une nouvelle fois d'une rotation sur Mexico (encore!) pour avancer sur le calcul des perfos de décollage en montagne et l'élaboration d'un outil de calcul.
Une des difficultés, c'est de faire une présentation pas trop rébarbative et surtout facile à utiliser.
Pour ma part, j'ai plutôt une préférence pour la présentation graphique, qui permet, je pense, d'avoir une meilleure conscience de la situation, notamment des paramètres qui influencent le plus la distance de décollage, que la lecture de tableaux de valeurs.
C'est aussi, je l'avoue, parce que la documentation d'Air France a longtemps été faite de cette façon et que j'y suis habitué.
La précédente abaque était relativement simple car elle utilisait "l'astuce" que 3000 ft d'altitude pression étaient compensés par une pente de 5%. Or il s'avère que cette conjonction est loin d'être systématique (comme je le croyais bêtement), il faut donc que je reprenne tout cela du début.
Architecture synthétique du futur outil:
Hypothèses préalables:
Nous admettrons que le modèle "à accélération constante" de Jean Claude est pertinent pour les ULM et avions légers à piston et hélice à pas fixe. Nous allons néanmoins conduire des mesures avec accéléromètre pour valider l'hypothèse. Il existe des applications smartphone pour le faire.
Nous admettrons également que la distance de roulement au décollage DRD doit être calculée de manière à avoir toujours la même marge de vitesse par rapport au décrochage au moment du décollage, sous la forme du même coefficient. Je propose 1,15 Vs avec la configuration volets décollage, à valider.
Calculs à réaliser par l'outil:
Il doit permettre de trouver la vitesse sol d'envol en fonction d'un certain nombres de paramètres.
Il doit également calculer l'accélération longitudinale que l'on considèrera constante.
Enfin, la DRD sera calculée en utilisant les deux résultats précédents.
Calcul de la vitesse sol d'envol:
Voici un premier jet de ce pourrait être cette partie de l'outil.
L'outil est adapté au jojo et considère un décollage à une vitesse indiquée Vi de 90 km/h à la masse de 710 kg (90=1,15 Vs à 710 kg).
Exemple: SPEEDJOJO à la masse de 680 kg à 6000ft en STD+10 (13°C) et vent arrière de 5 kt au décollage.
On entre dans l'abaque à gauche (trait rouge d'exemple) et commence par corriger la vitesse d'envol des effets de l'altitude et de la température (+10% par 6000 ft et + 1% par 5°C au dessus de la T° STD).
Ensuite, on corrige éventuellement la vitesse de l'écart de masse à 710 kg (qui constitue pour nous une masse habituelle en opérations montagne). Le trait rouge doit rejoindre directement et horizontalement le repère marqué REF, puis rejoindre la masse réelle avion parallèlement aux traits inclinés.
A ce stade, nous avons la vitesse vraie (TAS = true air speed).
Il ne reste plus qu'à ajouter ou retirer l'effet du vent (ici en kt, on a peut être plus l'habitude?) pour obtenir la vitesse d'envol.
Calcul de l'accélération au décollage:
Il convient, dans un premier temps, de calculer l'accélération obtenue grâce au moteur, qui dépend de l'altitude pression et de la masse avion.
Dans un deuxième temps, on ajoutera l’accélération due à la pente, qui ne dépend que de la pente et pas de la masse (souvenez vous de Newton).
Pour calculer l'accélération due au moteur, il faut connaitre, pour une masse donnée, l'accélération à une altitude densité connue, sur une piste de pente nulle (c'est plus facile). Le mieux étant de faire des mesures, à l'accéléromètre, ou au chrono (dans ce dernier cas, le vent doit être nul).
On obtient ensuite l'accélération du jour en utilisant un modèle mathématique de variation de la puissance moteur avec l'altitude (non turbo-compressé), l'accélération variant dans les mêmes proportions que la puissance.
Le modèle mathématique est décrit plus haut dans ce message.
Pour l'abaque ci-dessous, je suis parti du manuel de vol qui me donne DRD = 285 m à 710 kg en STD au niveau de la mer (avec pénalisation sup de 5% état de surface herbe courte sèche et Vr = 94 km/h).
L'accélération dans ces conditions vaut V²/2.DRD = 1,19 m/s²
C'est donc à partir de ce "point" que je détermine les autres, il doit donc être établi avec la meilleur précision.
L'accélération fournie par la pente est de 1 m/s² par 10 % de pente (en assimilant le sin à la tg), elle s'ajoute algébriquement à celle fournie par le moteur.
Exemple: on conserve les données de l'exemple précédent en ajoutant une pente au décollage de 14%.
Procéder dans l'abaque comme pour la précédente en corrigeant les effets de l'altitude pression et de la masse avion sur l'accélération due au moteur.
On ajoute ensuite simplement l'effet de la pente pour obtenir l'accélération totale qui ressort à 2,35 m/s².
Calcul de la DRD;
On utilise à ce stade le résultat de la première abaque, à savoir la vitesse d'envol calculée à 108 km/h et on l'intègre dans celle intitulée "calcul de la DRD".
Le résultat final est une DRD de 193 m.
Remarques;
Quand on observe la dernière planche avec un peu de recul, on ne peut que constater le peu d'influence de la puissance moteur comparée aux effets de la pente.
En effet, l'accélération due au moteur est comprise en gros entre 0,85 et 1,2 m/s², alors que 10 % de pente me transforme virtuellement en bi-moteur en ajoutant 1 m/s²!
On me dit souvent qu'un moteur de 100cv pour faire de la montagne comme nous le faisons, ça a l'air limite. En fait, c'est limite sans pente, mais dès qu'on dépasse 10% de pente, la puissance moteur devient moins importante.
Attention toutefois aux effets de l'altitude qui n'influence pas seulement la puissance moteur, mais aussi et surtout la vitesse d'envol (10% par 6000 ft), ce qui a vite fait de vous ajouter 30 à 50 m à 7000 ft sur la DRD, même avec de la pente.
30 à 50 m, c'est aussi la valeur qu'il faudra ajouter à la DRD avec 5 kt arrière de vent.
Dernière petite chose avant de me soumettre à vos commentaires, j'ai intégré une pénalité systématique de 5 % pour l'état de surface, compte tenu du fait qu'il n'y a pas d'altisurface en dur à ma connaissance (j'ai pas dit altiport). Chacun pourra rajouter une pénalisation supplémentaire s'il le juge utile, mais il ne m'a pas semblé utile de complexifier mon abaque pour en tenir compte.
Bon, pour la relation 5% / 3000 ft, je l'ai pas inventé, elle me provient de ce cher Alain Serrado qui m'a fait parvenir les éléments de son manuel de vol montagne en gestation. J'essaye de vous l'envoyer en pièce jointe mais il est un peu lourd (ne pas diffuser dans le public, il me l'a demandé). Y figure le même genre de courbes que la mienne, en fait j'ai un peu pompé et adapté à notre jojo des données qui concernaient celle du D140. Voir page 205 l'explication des 5% / 3000 ft.
Je vous laisse discuter de cela entre vous, je vais être un peu occupé dans les jours qui viennent avec Anne, nous montons dans la Sarthe pour soutenir de la famille qui doit faire face à des problèmes de santé importants d'une tante. Pendant Juillet j'irai faire mes vols en prenant le train pour Paris. Je pourrai suivre notre sujet de l'étranger, j'ai toujours de l'internet.
15 Juillet:
De moi:
Salut 'pa,
Bien arrivé a St. Denis. J'ai lu ton analyse comparant la baisse de puissance liée à l'altitude et l'effet de la pente. Tu sous-estimes la variation de la vitesse air de rotation avec l'altitude. Si on en tient compte, 3000 ft est compensé par 2% de pente, sauf erreur bien sur. Mais suis bien d'accord que c'est pas 5%, comprend pas que j'ai pu laisser passer ça :(
16 Juillet:
De Papa:
Oui, je n'ai répondu qu'à la question de l’accélération.
Je reviens au graphique (celui de Serrado et le tiens)
Il donne D (distance décollage) en fonction de V (vitesse décollage; propre ou sol sans vent).
il est bien connu qu' à G (accélération) constante, D=V²/2.G
G varie de 10% par 3000FT (comme la puissance),
Et V augmente de 5% par 3000FT.
Ce qui nous fait donc un allongement de D de 20% par 3000FT.
Si on veut compenser ça par de la pente (pour garder D constant), il faut augmenter l’accélération de 20%, soit 0.2m/s², ce qui s'obtient avec une pente de 2%.
J'ai pris 1m/s² pour l’accélération du jojo, mais la formule à Serrado (à partir des kg/cv) donnerait plutôt 1.75m/s² (à 650kg).
Si j'ai un peu de temps, j’essaierai de mettre les chiffres de Serrado dans un tableur pour voir si c'est cohérent.
18 Juillet:
Au groupe SPEEDJOJO:
Influence de l'altitude et de la température sur la puissance moteur :
Le modèle communément admis pour un moteur à piston sans compresseur est le suivant :
Wm = Wn x (ρ/ρo x1,1 – 0,1) avec Wm puissance réelle moteur, Wn puissance nominale, ρ masse volumique de l'air au niveau de vol considéré, ρo masse volumique de l'air au niveau de la mer en standard = 1,225 kg/m³
Pour éviter de sortir les tableaux de conversion, j'ai calculé les équations de conversion suivantes :
si Zp < 6000 ft
ρ = (1,225 – 3,417.10-5 x Zp) x K°std/K°
si Zp > 6000 ft
ρ = (1,190 – 2,833.10-5 x Zp) x K°std/K°
Zp :altitude pression en ft
K° :température en ° Kelvin. K° = C°+273,25°
K° std température standard en ° Kelvin
ρ :masse volumique de l'air en kg/m³
On a bien -10% à 3000 ft pour la puissance moteur.
Par ailleurs j'ai repris les calculs de Serrado qui me semblent justes.
Alors pourquoi cet écart de résultats?
Cet écart provient du fait que la démonstration prend en compte une masse par cheval de 5,9 kg/cv et que l'accélération mesurée sur sol plat au niveau de la mer est de 1,86 m/s² (pour le jojo nous avions retenu 1 m/s² pour simplifier, en réalité 1,1 d'après JC)
Du coup, à 3000 ft, perdre 10% de puissance sur un moteur qui donnait 1,86 m/s² au niveau de la mer cela fait perdre 0,19 m/s², et il ne reste, à 3000 ft, "que" 1,67 m/s².
Donc on réalise que plus le rapport masse/puissance et faible, plus l'accélération au décollage (en valeur absolue) est influencée par l'altitude. Le jojo accélère moins fort, mais à 3000 ft il ne perd que 0,1 m/s² puisque la perte est proportionnelle à l'accélération initiale.
En conclusion, si dans un premier temps on veut compenser la perte d'accélération à 3000 ft par de la pente pour obtenir la même accélération, dans le cas du jojo une pente de 1% suffit, alors que pour l'avion à 5,9 kg/cv il faut une pente de 1,9%.
Mais vous me direz que 1,9% ce n'est pas 5%. C'est parfaitement vrai, et cela provient du fait qu'à 3000 ft, pour la même vitesse indiquée de rotation, la vitesse vraie est majorée de 5%. Donc si l'on veut atteindre cette vitesse sol majorée sur la même distance, il faut que l'accélération lors du décollage soit supérieure à celle que l'on aurait au niveau de la mer, ce qui impose donc un peu plus de pente encore.
En résumé, pour obtenir la même distance au décollage à 3000 ft qu'au niveau de la mer sur une piste horizontale, il faut, premièrement compenser la baisse de puissance par de la pente, puis compenser l'augmentation de la vitesse propre de décollage par encore plus de pente.
Démonstration:
Reprenons l'exemple de notre avion à 5,9 kg/cv
si on appelle G l'accélération longitudinale de l'avion (G0 à FL0, G3 à 3000 ft, Gp due à la pente), D la distance de roulement au décollage et V la vitesse sol d'envol (sans vent à FL0)
Au niveau de la mer et pente nulle nous avions:
G0=1,86 m/s²
on à D en faisant D=V²/2.G0
A 3000 ft:
G3=1,86 -10%=1,67m/s²
D=(Vx1,05)²/2.(G3+Gp)
Si D au FL0 = D à 3000 ft, alors on peut écrire:
G3+Gp=G0.1,05² = 2,05m/s² et
Gp=2,05-1,67= 0,38 m/s² ce qui correspond à une pente de environ 4%
On a donc bien, dans ce cas d'avion avec un bon rapport masse/puissance, une perte de performances de 3000 ft compensée par une pente descendante de 4%.
4% est ensuite arrondi à 5% dans un but de simplification et peut être aussi parce que le résultat obtenu est conservatoire.
Conclusion pour mes courbes:
Elles méritent d'être refaites car beaucoup trop conservatoires, j'ai bien fait de vous en parler!
J'envisage ensuite de fournir une méthode simple pour le pilote ULM/avion de réaliser lui même son abaque de perfo décollage en fonction d'une seule mesure de distance de décollage précise, connaissant toutes les conditions du jour.
Allez je le ferai peut-être sur demande pour ceux qui ont du mal avec les chiffres...
26 Juillet:
Je profite une nouvelle fois d'une rotation sur Mexico (encore!) pour avancer sur le calcul des perfos de décollage en montagne et l'élaboration d'un outil de calcul.
Une des difficultés, c'est de faire une présentation pas trop rébarbative et surtout facile à utiliser.
Pour ma part, j'ai plutôt une préférence pour la présentation graphique, qui permet, je pense, d'avoir une meilleure conscience de la situation, notamment des paramètres qui influencent le plus la distance de décollage, que la lecture de tableaux de valeurs.
C'est aussi, je l'avoue, parce que la documentation d'Air France a longtemps été faite de cette façon et que j'y suis habitué.
La précédente abaque était relativement simple car elle utilisait "l'astuce" que 3000 ft d'altitude pression étaient compensés par une pente de 5%. Or il s'avère que cette conjonction est loin d'être systématique (comme je le croyais bêtement), il faut donc que je reprenne tout cela du début.
Architecture synthétique du futur outil:
Hypothèses préalables:
Nous admettrons que le modèle "à accélération constante" de Jean Claude est pertinent pour les ULM et avions légers à piston et hélice à pas fixe. Nous allons néanmoins conduire des mesures avec accéléromètre pour valider l'hypothèse. Il existe des applications smartphone pour le faire.
Nous admettrons également que la distance de roulement au décollage DRD doit être calculée de manière à avoir toujours la même marge de vitesse par rapport au décrochage au moment du décollage, sous la forme du même coefficient. Je propose 1,15 Vs avec la configuration volets décollage, à valider.
Calculs à réaliser par l'outil:
Il doit permettre de trouver la vitesse sol d'envol en fonction d'un certain nombres de paramètres.
Il doit également calculer l'accélération longitudinale que l'on considèrera constante.
Enfin, la DRD sera calculée en utilisant les deux résultats précédents.
Calcul de la vitesse sol d'envol:
Voici un premier jet de ce pourrait être cette partie de l'outil.
L'outil est adapté au jojo et considère un décollage à une vitesse indiquée Vi de 90 km/h à la masse de 710 kg (90=1,15 Vs à 710 kg).
On entre dans l'abaque à gauche (trait rouge d'exemple) et commence par corriger la vitesse d'envol des effets de l'altitude et de la température (+10% par 6000 ft et + 1% par 5°C au dessus de la T° STD).
Ensuite, on corrige éventuellement la vitesse de l'écart de masse à 710 kg (qui constitue pour nous une masse habituelle en opérations montagne). Le trait rouge doit rejoindre directement et horizontalement le repère marqué REF, puis rejoindre la masse réelle avion parallèlement aux traits inclinés.
A ce stade, nous avons la vitesse vraie (TAS = true air speed).
Il ne reste plus qu'à ajouter ou retirer l'effet du vent (ici en kt, on a peut être plus l'habitude?) pour obtenir la vitesse d'envol.
Calcul de l'accélération au décollage:
Il convient, dans un premier temps, de calculer l'accélération obtenue grâce au moteur, qui dépend de l'altitude pression et de la masse avion.
Dans un deuxième temps, on ajoutera l’accélération due à la pente, qui ne dépend que de la pente et pas de la masse (souvenez vous de Newton).
Pour calculer l'accélération due au moteur, il faut connaitre, pour une masse donnée, l'accélération à une altitude densité connue, sur une piste de pente nulle (c'est plus facile). Le mieux étant de faire des mesures, à l'accéléromètre, ou au chrono (dans ce dernier cas, le vent doit être nul).
On obtient ensuite l'accélération du jour en utilisant un modèle mathématique de variation de la puissance moteur avec l'altitude (non turbo-compressé), l'accélération variant dans les mêmes proportions que la puissance.
Le modèle mathématique est décrit plus haut dans ce message.
Pour l'abaque ci-dessous, je suis parti du manuel de vol qui me donne DRD = 285 m à 710 kg en STD au niveau de la mer (avec pénalisation sup de 5% état de surface herbe courte sèche et Vr = 94 km/h).
L'accélération dans ces conditions vaut V²/2.DRD = 1,19 m/s²
C'est donc à partir de ce "point" que je détermine les autres, il doit donc être établi avec la meilleur précision.
L'accélération fournie par la pente est de 1 m/s² par 10 % de pente (en assimilant le sin à la tg), elle s'ajoute algébriquement à celle fournie par le moteur.
Procéder dans l'abaque comme pour la précédente en corrigeant les effets de l'altitude pression et de la masse avion sur l'accélération due au moteur.
On ajoute ensuite simplement l'effet de la pente pour obtenir l'accélération totale qui ressort à 2,35 m/s².
Calcul de la DRD;
On utilise à ce stade le résultat de la première abaque, à savoir la vitesse d'envol calculée à 108 km/h et on l'intègre dans celle intitulée "calcul de la DRD".
Le résultat final est une DRD de 193 m.
Remarques;
Quand on observe la dernière planche avec un peu de recul, on ne peut que constater le peu d'influence de la puissance moteur comparée aux effets de la pente.
En effet, l'accélération due au moteur est comprise en gros entre 0,85 et 1,2 m/s², alors que 10 % de pente me transforme virtuellement en bi-moteur en ajoutant 1 m/s²!
On me dit souvent qu'un moteur de 100cv pour faire de la montagne comme nous le faisons, ça a l'air limite. En fait, c'est limite sans pente, mais dès qu'on dépasse 10% de pente, la puissance moteur devient moins importante.
Attention toutefois aux effets de l'altitude qui n'influence pas seulement la puissance moteur, mais aussi et surtout la vitesse d'envol (10% par 6000 ft), ce qui a vite fait de vous ajouter 30 à 50 m à 7000 ft sur la DRD, même avec de la pente.
30 à 50 m, c'est aussi la valeur qu'il faudra ajouter à la DRD avec 5 kt arrière de vent.
Dernière petite chose avant de me soumettre à vos commentaires, j'ai intégré une pénalité systématique de 5 % pour l'état de surface, compte tenu du fait qu'il n'y a pas d'altisurface en dur à ma connaissance (j'ai pas dit altiport). Chacun pourra rajouter une pénalisation supplémentaire s'il le juge utile, mais il ne m'a pas semblé utile de complexifier mon abaque pour en tenir compte.
Miami, Mexico et le papa ne vient jamais avec vous ! quel dommage pour lui .. il faudrait faire quelque chose !! le faire profiter un peu plus de ce style d'opportunité !!!
RépondreSupprimerMais si, je l'ai déjà emmené.
SupprimerBonsoir,
RépondreSupprimerinfo:sur ma machine, il y bien les 5 couleurs
jpb
Merci
Supprimerhello
RépondreSupprimerpour les grands et beaux voyages avec le papa : c'est super de l'avoir déjà emmené ... donc , à réitérer un maximum rapidement ...Il faut penser qu'à longue échéance , on arrive à un seuil critique ou la santé parfois ne suit plus ....
Avez-vous installer la lame de la roulette de queue ???
cdlt
oui oui , c'est vrai.
SupprimerPas encore installé la roulette, je sais on traine. J'essaye de m'en occuper quand je rentre mais ça immobilise l'avion 2 ou 3 jours alors comme on veut voler...